Сітка лора-енергомірів для моніторингу електроенергії промислового парку

Великому промисловому парку знадобився кращий спосіб моніторингу споживання електроенергії в майстернях, сховищах, офісах, технічних кімнатах та спільних об’єктах. Його існуючі лічильники були розкидані по кількох будівлях. Тому збор показників вручну займав занадто багато часу.

Встановлення нових комунікаційних кабелів між кожною будівлею також вимагало великих будівельних та електричних робіт. Щоб вирішити цю проблему, в проєкті були введені енергетичні лічильники LoRa, трифазні лічильники електроенергії та термінали даних 4G шлюзів.

Нова система створила бездротову шлях від локальних лічильників до центральної платформи моніторингу. В результаті оператор парку міг збирати дані про електроенергію, порівнювати різні зони та більш ефективно управляти розподіленими навантаженнями.

Фон проєкту

Промисловий парк включав кілька незалежних виробничих компаній. Кожен орендар мав різне обладнання, години виробництва та споживання електроенергії. Крім того, оператор управляв вуличним освітленням, водяними насосами, офісними будівлями, системами безпеки та іншими загальними навантаженнями.

Однак оригінальні лічильники показували лише локальні показники. Персонал з технічного обслуговування мав відвідувати кожну розподільчу кімнату та вводити дані в електронні таблиці.

Цей процес викликав кілька проблем:

• Збір показників лічильників вимагав занадто багато трудових ресурсів
• Деякі показники збиратили пізніше
• Вручне введення даних створювало помилки
• Навантаження орендарів та загальні навантаження було важко розділити
• Неприродне споживання електроенергії не виявлялось швидко
• Історичні дані про споживання були неповними
• Нові точки лічильника було важко додати

Оператору знадобилася бездротова система сублічильників, яка могла охопити велику територію без реконструкції існуючої комунікаційної мережі.

Чому проєкт вибрав лічильники LoRa

LoRa розроблено для бездротової комунікації з великим діапазоном дії та низьким обсягом даних. Енергетичні лічильники зазвичай відправляють невеликі пакети даних, а не великі файли. Тому LoRa може бути практичним вибором для розподілених систем моніторингу електроенергії.

У промисловому парку було багато шаф з лічильниками, але обмежений доступ до мережі. Деякі шафи були всередині майстерень, інші — в зовнішніх технічних зонах. Мережа лічильників LoRa зменшила потребу в встановленні комунікаційних кабелів між кожною точкою.

Однак команда проєкту не припускала, що один бездротовий дизайн працюватиме в кожній зоні. Матеріали будівель, механізми, двері шаф, відстань та радіоперешкоди можуть впливати на якість сигналу. Тому перед остаточним розгортанням було проведено тестування на місці.

Сумісність лічильників LoRa та LoRaWAN

LoRa описує бездротову радіотехнологію, тоді як LoRaWAN — це мережевий протокол, побудований на основі LoRa. Ці терміни не слід розглядати як ідентичні під час закупівлі.

Перед вибором системи енергетичних лічильників LoRaWAN покупці повинні підтвердити:

• Дозволену радіочастоту в цільовій країні
• Вимоги до протоколу LoRa або LoRaWAN
• Сумісність шлюзу
• Формат даних лічильника
• Спосіб адресації пристроїв
• Налаштування шифрування та безпеки
• Відстань комунікації
• Інтервал завантаження
• Потужність мережі
• Сумісність з сторонніми платформами

Для цього проєкту вибрані лічильники та шлюзи були налаштовані як одна узгоджена система. Це зменшило проблеми інтеграції під час встановлення.

Трифазне сублічильництво для промислових навантажень

Більшість виробничого обладнання використовувала трифазне живлення. Тому в проєкті були встановлені трифазні енергетичні лічильники на ключових живильних лініях майстерень та основних ланцюгах обладнання.

Кожному лічильнику було призначено чітку групу навантажень, наприклад:

• Виробничі майстерні
• Компресори повітря
• Водяні насоси
• Системи HVAC
• Сховища
• Офісні будівлі
• Зовнішнє освітлення
• Зони громадських послуг

Ця структура дозволила оператору порівнювати споживання енергії за орендаром, будівлею, зоною або типом навантаження.

Saving Meter постачає трифазні електронні енергетичні лічильники та моделі на рейку DIN для промислового моніторингу електроенергії. Залежно від моделі, функції можуть включати вимірювання енергії, обробку даних, реaltime моніторинг, комунікацію RS485 та обмін інформацією.

Використання шлюзу даних 4G та LoRa

Шлюз утворював центр комунікаційної системи. Вниз він збирав показники з лічильників LoRa. Вгору він використовував 4G для відправки даних на віддалену платформу.

Шлюз даних електроенергії RTU1218 від Saving Meter розроблений для моніторингу електроенергії. Він підтримує збирання показників з лічильників LoRa вниз та комунікацію 4G вгору. Його можна встановити всередині розподільчої шафи для централізованого збирання показників, сублічильництва, статистичного аналізу та віддаленого управління.

Шлюз також підтримує інтерфейс RS485. Тому в проєкті можна було включити як бездротові лічильники, так і вибрані дротові пристрої там, де це було потрібно.

Планування місця розташування шлюзу

Розміщення шлюзу безпосередньо впливало на стабільність комунікацій. Команда проєкту спочатку переглянула план території та відмітила всі позиції лічильників.

Потім були проведені тести сигналу в майстернях, розподільчих кімнатах, зовнішніх шафах та зонах біля великих машин. Шлюзи були розміщені там, де вони могли збирати дані від необхідних лічильників, зберігаючи стабільну комунікацію 4G.

Команда також уникала розміщення антени за важкими металними перешкодами. Там, де це було необхідно, групи лічильників були розділені між кількома шлюзами. Цей підхід покращив покриття та зробив систему легшою для розширення.

Налаштування платформи моніторингу енергії

Кожному лічильнику потрібна була чітка цифрова ідентичність. Тому платформа групувала пристрої за компанією, будівлею, поверхом, майстернею та типом навантаження.

Структура платформи підтримувала:

• Централізоване збирання показників лічильників
• Денні та місячні записи споживання
• Розподіл електроенергії між орендарями
• Порівняння за зонами
• Аналіз тенденцій навантаження
• Статус комунікації лічильників
• Перевірка аномального споживання
• Експорт даних
• Керування доступом користувачів

Оскільки структура облікових записів відповідала фізичному розташуванню парку, персонал міг швидше знайти кожен лічильник.

Встановлення та пускова调试

Проєкт був виконаний поетапно. Спочатку техніки перевірили проводку лічильника, діапазон струму, порядок фаз та конфігурацію комунікацій.

Далі кожен лічильник LoRa був пов’язаний зі своїм шлюзом та обліковим записом платформи. Потім локальні показники були порівняні з даними, отриманými центральною системою.

Процес пусково调试 включав:

• Інспекція проводки лічильника
• Перевірка напрямку струмових трансформаторів
• Адресація лічильників та шлюзу
• Тестування сигналу LoRa
• Перевірка з’єднання 4G
• Тестування завантаження даних
• Порівняння локальних та віддалених показників
• Підтвердження встановлення часу
• Зв’язування лічильника з навантаженням

Цей процес допоміг виявити проблеми з проводкою або комунікаціями перед повним запуском.

Обробка втрачених або затриманних даних

Бездротові комунікації можуть бути вплинені втратою з’єднання з мережею або перешкодами на місці. Тому відновлення даних було частиною плану системи.

Шлюз RTU1218 включає механізм виявлення та перевідправки втрачених даних. Він також підтримує віддалені оновлення програмного забезпечення через з’єднання 4G. Ці функції можуть допомогти зберегти цілісність даних та зменшити потребу в на місці обслуговуванні програмного забезпечення.

Оператор також налаштував сигнализацію комунікацій, щоб персонал міг виявити офлайн лічильник або шлюз. Це зробило обслуговування системи більш проактивним.

Результати проєкту

Мережа лічильників енергії LoRa покращила моніторинг електроенергії в промисловому парку. Основні результати включали:

• Менше ручного збирання показників лічильників
• Зменшення комунікаційних кабелів
• Часніші дані про орендарів та загальні навантаження
• Швидший доступ до записів про електроенергію
• Легше порівняння між майстернями
• Краща видимість неприродного споживання електроенергії
• Гнучке розширення для нових точок лічильників
• Централізоване управління розподіленими будівлями

Найважливіше, проєкт створив практичний зв’язок між локальними лічильниками, бездротовою комунікацією та віддаленим управлінням енергією.

Інтегрована підтримка від Saving Meter

Saving Meter надає електричні лічильники, термінали збору даних, хмарне програмне забезпечення, інтеграцію систем та підтримку роботи. Його асортимент продуктів включає трифазні лічильники, лічильники на рейку DIN, лічильники 4G, передоплачувальні лічильники та термінали моніторингу енергетичної ефективності.

Для промислового проєкту лічильників LoRa покупці повинні надати план території, кількість лічильників, електричні параметри, відстань між пристроями, вимоги до комунікацій та потреби платформи. Saving Meter може тоді допомогти підтвердити конфігурацію лічильників та шлюзу для застосування.